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中国科学家计算出超大质量黑洞外流气体尺度

作者:sci医学论文
出处:www.lunrr.com
时间:2019-11-12

作者:新宇源:科学网发布时间:2019/1/30 9:17:19

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中国科学家计算超大质量黑洞的气体流出尺度

艺术家想象超大质量黑洞吸积盘的高速气体流出(图像来源:欧空局)

超大质量黑洞的强辐射能电离其周围气体并吹入星际空间形成高速流出,影响其星系。然而,由于目前观测能力的限制,人们对外流高速气体的物理性质及其对星系演化的具体影响知之甚少。

1月28日,中国科技大学天文系教授王廷贵和刘桂林的研究小组在《自然-天文学》发表了他们的研究结果。他们首次利用光谱吸收线光学变化获得了超大质量黑洞驱动的高速气体的物理性质分布,证明了高速外流气体有足够的能量影响星系演化。

超大质量的黑洞可以吸积周围的物质(如灰尘、气体和其他低密度物质),形成围绕黑洞旋转的吸积盘。吸积盘产生强烈的多波段电磁辐射(功率超过太阳亮度的10万亿倍),并对黑洞附近的气体产生巨大的推动力。因此,围绕黑洞“旋转”的气体再次被“推出”。可以说黑洞是浪费食物,它浪费的食物比它吃的多。”该论文的第一作者和通讯记者、中国科技大学天文系特别助理研究员何志成介绍了《中国科学报》。

“推”出气体的流出速度可以达到光速的0.1倍,具有巨大的能量。流出气体携带的能量可能会“撞击”星系中的物质,改变星系的质量,从而影响星系的演化何志成说。

根据何志成的说法,外流气体的规模是了解外流来源和测量其对星系环境影响的关键参数之一。然而,传统方法只能测量窄宽度的光谱吸收线,对典型的宽吸收线流出气体无能为力。因此,在过去的30年里,科学家们只测量了20多种流出气体的数据,而其他典型的气体数据是未知的。

不同于传统的测量方法,研究人员发现了另一种从光谱光变化的角度研究高速流出气体特性的方法。

当黑洞、流出气体和地球的三个点连成一条直线时,流出气体在光谱中表现为吸收线。研究人员通过双筒望远镜观察了它,确定光谱吸收线变化的原因是黑洞吸积盘辐射亮度的变化。接下来,利用吸收线光学变化检测率曲线,推导出流出气体对中心黑洞吸积盘辐射变化响应的时间尺度分布。

“响应时间尺度与密度成反比,所以我们最终确定了这些高速电离气体的密度分布,然后我们知道了气体的大小和能量。”何志成说。

利用这种方法,结合美国斯隆数字天空调查(Sloan Digital Sky Survey)发布的光谱数据,研究人员首次给出了大样本中近1000种流出气体的物理性质分布。流出气体和中心黑洞之间的距离被确定为几十光年,能量超过黑洞吸积盘辐射的大约5%,这足以影响星系的演化。

“我们已经证明这些外流气体有足够的能力影响它们所在的星系,但是这些气体是否已经这样做还需要进一步的验证。”何志成告诉《中国科学报》。

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